JP2005169407A - レーザー加工された変質層の確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加工物にレーザー光線を照射することにより被加工物の内部に形成された変質層を確実に確認することができるレーザー加工された変質層の確認方法を提供する。
【解決手段】 被加工物に形成された分割予定ラインに沿って被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することにより被加工物の内部に分割予定ラインに沿って形成された変質層を確認する確認方法であって、被加工物に形成された分割予定ラインに赤外線撮像手段の顕微鏡を対向して位置付け、該顕微鏡の焦点を被加工物の内部の変質層が形成された位置に合わせる焦点合わせ工程と、赤外線撮像手段と被加工物を分割予定ラインに沿って相対移動して走査しつつ被加工物の内部を撮像する撮像工程とを含み、撮像工程によって撮像された画像に基づいて被加工物の内部に形成された変質層を確認する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、被加工物に形成された分割予定ラインに沿って被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することにより被加工物の内部に分割予定ラインに沿って形成された変質層を確認する確認方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。

しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度のデバイスの場合には、分割予定ラインが占める面積比率が大きく、生産性が悪いという問題がある。

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
特開平２００３−８８９７５号公報

パルスレーザー光線を照射して内部に変質層を形成した被加工物を分割予定ラインに沿って確実に分割するためには、被加工物の内部の所定位置に確実に変質層が形成されていなければならない。しかるに、被加工物の内部の所定位置にパルスレーザー光線の集光点が位置付けられずにパルスレーザー光線を照射した場合には、被加工物の内部の所定位置に変質層を形成することができない。被加工物の内部に形成された変質層は外部から確認することができないため、被加工物の内部に変質層が形成されていない被加工物に対して、分割予定ラインに沿って外力を加えると被加工物が破損するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物にレーザー光線を照射することにより被加工物の内部に形成された変質層を確実に確認することができるレーザー加工された変質層の確認方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物に形成された分割予定ラインに沿って被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することにより被加工物の内部に分割予定ラインに沿って形成された変質層を確認する確認方法であって、
被加工物に形成された分割予定ラインに赤外線撮像手段の顕微鏡を対向して位置付け、該顕微鏡の焦点を被加工物の内部の変質層が形成された位置に合わせる焦点合わせ工程と、
該赤外線撮像手段と被加工物を分割予定ラインに沿って相対移動して走査しつつ被加工物の内部を撮像する撮像工程と、を含み、
該撮像工程によって撮像された画像に基づいて被加工物の内部に形成された変質層を確認する、
ことを特徴とするレーザー加工された変質層の確認方法が提供される。

上記顕微鏡には該相対移動方向と平行な基準線が形成されており、該基準線と撮像された変質層とのずれ量に基づいて変質層が所定位置に形成されているか否かを確認する。また、上記顕微鏡の焦点を被加工物の厚さ方向に移動して走査することにより、変質層の変動を確認する。

本発明においては、赤外線撮像手段の顕微鏡の焦点を被加工物の内部に分割予定ラインに沿って形成された変質層に合わせて被加工物の内部を撮像するので、外部から確認することができない変質層を確実に確認することができる。

以下、本発明によるレーザー加工された変質層の確認方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明によるレーザー加工された変質層の確認方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示されたレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、この吸着チャック３６１の被加工物保持面３６１ａ上に被加工物である例えば半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向、即ち上記チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の被加工物保持面３６１ａに垂直な方向に移動可能に支持される。

図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図２に示すようにパルスレーザー光線発振手段５２２と伝送光学系５２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング５２１の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容した集光器５２４が装着されている。

上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系５２３を介して集光器５２４に至り、集光器５２４から上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。この集光スポット径Ｄは、図３に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器５２４の集光対物レンズ５２４ａを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは集光対物レンズ５２４ａに入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは集光対物レンズ５２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、赤外線撮像手段６が配設されている。赤外線撮像手段６について図４を参照して説明する。
図４に示す赤外線撮像手段６は、照明手段６１と、顕微鏡６２と、赤外線撮像素子（赤外線ＣＣＤ）６３とから構成されている。照明手段６１は、ケース６１１と、該ケース６１１内に配設されたハロゲンランプ等の発光体６１２と、該発光体６１２の下側に配設された熱線吸収フィルタ６１３と、該熱線吸収フィルタ６１３の下側に配設された赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４とからなっている。このように構成された照明手段６１は、発光体６１２が調光器６１５を介して図示しない電源に接続され、赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４を通して赤外線を照射するようになっている。

上記顕微鏡６２は、ケース６２１と、該ケース６２１の下端に装着された対物レンズ６２２とケース６２１内に配設されたハーフミラー６２３からなる光学系と、ハーフミラー６２３の上側に配設された赤外線透過の狭帯域フィルタ６２４を具備しており、ハーフミラー６２３と上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４とがグラスファイバー６４によって接続されている。このように構成された顕微鏡６２に対して、赤外線撮像素子６３が光軸を一致させて取り付けられている。赤外線撮像素子６３は、上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６２４を通して入光された赤外線に対応した電気信号を出力する。この赤外線撮像素子６３から出力された電気信号はケーブル６５を介してコンピュータからなる制御手段１０に送られ、該制御手段１０は、入力した電気信号に基づいて画像処理等の所定の処理を実行し表示手段１１に表示する。

なお、上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４と６２４は、いずれか一方を具備する構成にしてもよい。また、照明手段６１と顕微鏡６２のハーフミラー６２３とを接続するグラスファイバー６４は必ずしも必要ではなく、照明手段６１と顕微鏡６２のハーフミラー６２３に赤外線を直接入射させる構成にしてもよい。更に、照明手段６１を顕微鏡６２から独立させて、直接被加工物に赤外線を照射する構成としてもよい。

図５は、半導体ウエーハの材料として用いられるシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム（ＩｎＰ）の結晶の光透過率を示すグラフであり、横軸が光の波長で縦軸が透過率を示している。図５から判るように、上述したいずれの材料も、波長が１〜１０μｍの赤外線領域で高い透過率である。従って、上記赤外線撮像手段６を構成する照明手段６１の狭帯域フィルタ６１４および顕微鏡６２の狭帯域フィルタ６２４は、１〜１０μｍの赤外線のみを透過させる狭帯域フィルタであればよい。

図１に示す実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向、即ち上記チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の被加工物保持面３６１ａに垂直な方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。従って、集光点位置調整手段５３は、ケーシング５２１の先端に取り付けられた集光器５２４によって照射されるレーザー光線の集光点位置を調整することができる。なお、図示の実施形態においては、上記赤外線撮像手段６がレーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１に装着されているので、赤外線撮像手段６はレーザー光線照射手段５２とともに移動する。従って、集光点位置調整手段５３は、赤外線撮像手段６の顕微鏡６２の焦点位置を調整する焦点位置調整手段としても機能する。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下このレーザー加工装置を用いて被加工物の内部に変質層を形成するレーザー加工方法およびレーザー加工された変質層を確認する確認方法についてに説明する。
図６には、被加工物としてのシリコン基板からなる半導体ウエーハ２０の斜視図が示されている。図６に示す半導体ウエーハ２０は、表面２０ａに複数の分割予定ライン２１が格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ライン２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路２２が形成されている。この半導体ウエーハ２０の内部に分割予定ライン２１に沿って変質層を形成するレーザー加工方法について、図１および図７を参照して説明する。

図１に示すレーザー加工装置によって半導体ウエーハ２０の内部に分割予定ライン２１に沿って変質層を形成するには、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ２０を裏面２０ｂを上にして載置し、該チャックテーブル３６上に半導体ウエーハ２０を吸着保持する。なお、図示の実施形態においては半導体ウエーハ２０を裏面２０ｂを上にしてチャックテーブル３６上に保持した例を示したが、半導体ウエーハ２０は表面２０ａを上にしてもよい。半導体ウエーハ２０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設された赤外線撮像手段６を構成する対物レンズ６２２の直下に位置付けられる。

半導体ウエーハ２０を保持したチャックテーブル３６が赤外線撮像手段６を構成する対物レンズ６２２直下に位置付けられると、赤外線撮像手段６および制御手段１０によって半導体ウエーハ２０に形成されている分割予定ライン２１と、分割予定ライン２１に沿ってレーザー光線を照射するレーザビーム照射手段５２の集光器５２４との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このアライメントの際には、赤外線撮像手段６の照明手段６１から赤外線を照射し、顕微鏡６２を介してチャックテーブル３６上に裏面を上側に保持されている半導体ウエーハ２０を照明する。

上記のようにして半導体ウエーハ２０に向けて照射された赤外線は、半導体ウエーハ２０の内部まで透過し、半導体ウエーハ２０の表面２０ａに形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の回路面で反射する。この反射した赤外線によって作られた像を顕微鏡６２で捕らえ、この顕微鏡６２によって捕らえられた赤外線は撮像素子６３によって電気信号に変換されて制御手段１０に送られる。このとき、顕微鏡６２を構成する対物レンズ６２２の焦点を半導体ウエーハ２０の表面２０ａ（下面）に合わせる。従って、顕微鏡６２は、焦点を合わせた半導体ウエーハ２０の表面２０ａ（下面）の画像を捕らえるとになる。制御手段１０は、撮像素子６３からの信号に基づいてパターンマッチング等の画像処理を行い、表示手段１１に表示するとともに半導体ウエーハ２０の表面２０ａに形成されている分割予定ライン２１を検出し、レーザー光線を照射するレーザビーム照射手段５２の集光器５２４との位置合わせを行う。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されている分割予定ライン２１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図７の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン２１の一端（図７の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、集光器５２４から半導体ウエーハ２０に対して透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ２０を図７の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図７の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の照射位置が分割予定ライン２１の他端（図７の（ｂ）において右端）の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ２０の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２０の内部の所定位置に合わせることにより、半導体ウエーハ２０の内部に分割予定ライン２１に沿って変質層２１０が形成される。この変質層２１０は、溶融再固化層として形成される。なお、変質層２１０は半導体ウエーハ２０の表面２０ａに露出するようにしてもよい。

なお、上記変質層形成行程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー ：波長１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス幅 ：２５ｎｓ
ピークパワー密度：３．２×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

上述したように半導体ウエーハ２０の内部に分割予定ライン２１に沿って形成された変質層２１０は、外部から確認することができない。従って、半導体ウエーハ２０の内部の所定位置に確実に変質層２１０が形成されているか否かを確認する必要がある。そこで、上記変質層形成行程を実施したならば、変質層確認工程を実施する。以下、変質層確認工程について、図８および図９を参照して説明する。

変質層確認工程は、先ず上記変質層形成行程が終了した図７の（ｂ）で示す状態から図８で示すようにチャックテーブル３６を矢印Ｘ２で示す方向に移動し、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０に形成された分割予定ライン２１（上記変質層形成行程において変質層２１０が形成された分割予定ライン）の他端（図８において右端）を赤外線撮像手段６を構成する対物レンズ６２２の直下に位置付ける。次に、赤外線撮像手段６の照明手段６１から半導体ウエーハ２０に対して透過性を有する波長の赤外線を照射し、顕微鏡６２を介してチャックテーブル３６に保持されている半導体ウエーハ２０を照明する。このとき、顕微鏡６２を構成する対物レンズ６２２の焦点Ｑを半導体ウエーハ２０の内部の変質層２１０が形成されている所定深さ位置に合わせる（焦点合わせ工程）。そして、チャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ２０を図８において矢印Ｘ２で示す方向に所定の走査速度で分割予定ライン２１の一端（図８において左端）に達するまで移動する。この結果、顕微鏡６２を構成する対物レンズ６２２の焦点Ｑが合わされた半導体ウエーハ２０の所定深さ位置の像が顕微鏡６２によって捕らえられる。顕微鏡６２によって捕らえられ像は、赤外線撮像素子６３によって撮像され電気信号に変換して制御手段１０に送られる（撮像工程）。制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２によって撮像された画像データに基づいて画像処理を行い表示手段１１にその画像を表示する。

図９は表示手段１１に表示される画像の一例を示している。
図９において中央部が上記半導体ウエーハ２０に形成された分割予定ライン２１の領域Ａであり、この分割予定ライン２１の領域Ａの両側（図９において上側と下側）が回路２２が形成されている領域Ｂである。また、図９には分割予定ライン２１の領域Ａに変質層２１０が示されている。このように示された変質層２１０は、半導体ウエーハ２０の所定深さ位置に形成されていることを表している。なお、図９において変質層２１０は、破線状に表されているが、これは上記変質層形成行程において照射されるレーザー光線としてパルスレーザー光線が用いられたからである。

また、図９においては、分割予定ラインと基準線であるヘアラインＣが示されている。このヘアラインＣは顕微鏡６２に図１において矢印Ｘで示す加工送り方向と平行に形成されており、上記アライメント時に分割予定ライン２１の中央位置と合致するようにアライメントされる。従って、上記変質層形成行程においては、分割予定ライン２１の中央位置に変質層２１０が形成されることになっている。しかるに、長時間レーザー光線を照射し続けると、レーザー光線照射手段５２が熱をもち熱膨張する。この結果、レーザー光線照射手段５２を構成する集光器５２４から照射されるレーザー光線の照射位置が図１において矢印Ｙ方向にずれる。このようにレーザー光線照射手段５２が熱膨張した状態で上記変質層形成行程を実施すると、上記アライメント時に分割予定ライン２１の中央位置と合致するようにアライメントされても、変質層２１０は分割予定ライン２１の中央位置からずれた位置に形成されることになる。図９には変質層Ｃが分割予定ライン２１の中央位置即ちヘアラインＣからずれた状態が示されている。このように、図示の実施形態における変質層の確認方法によれば、変質層２１０が所定位置に形成されているか否かを確認することができる。

以上のようにして、変質層確認工程を実施した結果、半導体ウエーハ２０の所定位置に変質層２１０が形成されていないことが確認された場合には、必要あれば上記変質層形成行程を再度実施する。また、変質層２１０が所定位置からずれて形成されていることが確認された場合には、上記第２の割り出し送り手段４３を作動し、上記ずれに対応してレーザー光線照射手段５２を構成する集光器５２４の矢印Ｙ方向の位置を補正する。なお、変質層２１０が所定位置からずれて形成されていることが確認された場合には、顕微鏡６２に装備された図示しない調整ネジによってヘアラインＣと変質層２１０とを合致するように調整し、上述したアライメントを実施して上記変質層確認工程を遂行してもよい。

なお、上記変質層形成行程において半導体ウエーハ２０に形成された変質層２１０の変動も確認することができる。半導体ウエーハ２０の厚さにはバラツキがあると、レーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層２１０を形成することができず、変質層２１０は厚さ方向に変動して形成される。この変質層２１０の変動を確認するには、顕微鏡６２を構成する対物レンズ６２２の焦点を図１において矢印Ｚで示す上記チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の被加工物保持面３６１ａに垂直な方向、即ち半導体ウエーハ２０の厚さ方向に移動して上述した走査を実施することにより、半導体ウエーハ２０に形成された変質層２１０の変動を確認することができる。

上述したようにウエーハ２０に形成された所定方向の分割予定ライン２１に沿って変質層形成行程および変質層確認工程を実施したならば、チャックテーブル３６またはレーザー光線照射手段５２を分割予定ライン２１の間隔だけ図１において矢印Ｙで示す方向に割り出し送りし、上述した変質層形成行程および変質層確認工程を実施する。そして、所定方向に形成された全ての分割予定ライン２１に沿って上記変質層形成行程および変質層確認工程を実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された分割予定ライン２１に沿って上記変質層形成行程および変質層確認工程を実施することにより、半導体ウエーハ２０の内部に全ての分割予定ライン２１に沿って変質層２１０を形成するとともに、形成された変質層を確認することができる。

なお、上述した実施形態においては、各分割予定ライン２１に対して変質層形成行程と変質層確認工程を交互に実施する例を示したが、ウエーハ２０に形成された全ての分割予定ライン２１に対して変質層形成行程を実施した後に変質層確認工程を実施してもよく、複数の分割予定ライン２１に対して変質層形成行程を実施した後にランダムに変質層確認工程を実施してもよい。

本発明によるレーザー加工された変質層の確認方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザ光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。 パルスレーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。 図１に示すレーザー加工装置に装備される赤外線撮像手段の構成図。 半導体ウエーハの材料の光透過率を示すグラフ。 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 図１に示すレーザー加工装置によって被加工物の内部に変質層を形成する変質層形成行程を示す説明図。 図７に示す変質層形成行程によって被加工物の内部に形成された変質層を確認する変質層確認工程の説明図。 変質層形成行程によって撮像された被加工物の内部の画像を示す説明図。

符号の説明

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５２４：集光器
６：赤外線撮像手段
６１：照明手段
６２：顕微鏡
６３：赤外線撮像素子（赤外線ＣＣＤ）
１０：制御手段
１１：表示手段
２０：半導体ウエーハ（被加工物）

Claims (3)

1. 被加工物に形成された分割予定ラインに沿って被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することにより被加工物の内部に分割予定ラインに沿って形成された変質層を確認する確認方法であって、
   被加工物に形成された分割予定ラインに赤外線撮像手段の顕微鏡を対向して位置付け、該顕微鏡の焦点を被加工物の内部の変質層が形成された位置に合わせる焦点合わせ工程と、
   該赤外線撮像手段と被加工物を分割予定ラインに沿って相対移動して走査しつつ被加工物の内部を撮像する撮像工程と、を含み、
   該撮像工程によって撮像された画像に基づいて被加工物の内部に形成された変質層を確認する、
   ことを特徴とするレーザー加工された変質層の確認方法。
2. 該顕微鏡には該相対移動方向と平行な基準線が形成されており、該基準線と撮像された変質層とのずれ量に基づいて変質層が所定位置に形成されているか否かを確認する、請求項１記載のレーザー加工された変質層の確認方法。
3. 該顕微鏡の焦点を被加工物の厚さ方向に移動することにより、該変質層の変動を確認する、請求項１記載のレーザー加工された変質層の確認方法。

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